Общие требования к сотовым сетям мобильной радиосвязи

ГЛАВА 1

ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ СОТОВЫХ СИСТЕМ МОБИЛЬНОЙ РАДИОСВЯЗИ

Общие требования к сотовым сетям мобильной радиосвязи

Можно выделить ряд требований общего характера, предъявляемых к современным и перспективным системам мобильной радиосвязи.

Высокоскоростная передача данных. В системах мобильной радиосвязи предыдущих поколений скорость передачи информации в радиоканале определялась требованиями, связанными с передачей только речевых сообщений, причем сетевое влияние на радиоканал ограничивалось работой систем автоматического переключения секторов и управления мощностью излучения мобильной абонентской станции (терминала). Дополнительные особенности связаны с критичностью канала передачи речи («разговорного» канала) к задержкам, что накладывает ограничения на повторную передачу и кодирование. На современном этапе развития рассматриваемых систем появляются новые услуги, реализация которых требует наличия высокоскоростных каналов передачи данных. При этом различные приложения предъявляют различные требования к скорости передачи и временным характеристикам канала.

Помехоустойчивость. Одной из существенных особенностей радиоканала является нестабильность параметров и наличие замираний. При перемещении абонента на значительные расстояния возникают медленные замирания уровня принимаемого сигнала. На них накладываются быстрые замирания, вызванные многолучевым распространением сигнала. При увеличении скорости передачи и неизменной средней мощности излучаемого сигнала уменьшается энергия сигнала, приходящаяся на один бит передаваемой информации, что приводит к росту вероятности ошибочного приема. Для компенсации этого используют различные технические решения. Так, если трафик не критичен к задержкам (например, при просмотре Web-страниц), возможна повторная передача поражённых ошибками пакетов. Помимо этого применяют различные методы помехоустойчивого кодирования, позволяющие повысить энергетическую эффективность системы, т.е. снизить величину энергии, затрачиваемой на передачу одного бита сообщения. Все эти меры направлены на сохранение работоспособности мобильного терминала в условиях нестабильного радиоканала.

Высокая спектральная эффективность. Каждому оператору системы выделяется определённая полоса частот, за которые берётся достаточно высокая плата. В таких условиях ограниченного частотного ресурса необходимо обеспечить высокую спектральную эффективность, измеряемую обычно удельной скоростью передачи информации в единицах (бит/с)/Гц.

Асимметричность трафика. Поскольку в интернете имеет место асимметричность потоков данных (поток данных нисходящей линии значительно больше потока данных восходящей линии), то для эффективного использования ресурсов системы должно быть предусмотрено неравенство потоков «вверх» и «вниз». Трафик линии «вверх», как правило, представляет собой запросы абонентов на загрузку страниц или файлов, когда передаются адреса серверов и различная служебная информация. В то же время по линии «вниз» происходит передача затребованных файлов. При одинаковой пропускной способности каналов в обоих направлениях использование ресурсов сети было бы нерациональным.

Высокая пропускная способность. Требуемая пропускная способность определяется суммарной скоростью передачи данных для всех пользователей. Существуют различные алгоритмы распределения ресурсов между пользователями, применение которых позволяет увеличить пропускную способность сети.

Безопасность. Должны быть предусмотрены меры для защиты пользовательской информации и сети от несанкционированного доступа. Безопасность в радиосетях основана на процедурах аутентификации, проверки целостности и шифровании. В процессе аутентификации сеть проверяет подлинность устройства. Проверка целостности гарантирует, что информация не была изменена при передаче. Шифрование гарантирует секретность передачи данных. При оценке уровня безопасности рассматриваются два главных компонента: качество алгоритма шифрования и длина используемого ключа шифрования. Существует множество различных алгоритмов шифрования. В системах третьего поколения для достижения высокой безопасности используются современные алгоритмы шифрования совместно с новейшими методами защиты в интернете. Совмещение этих методов делает систему более безопасной.

Требования к сетевой архитектуре. В современных и перспективных системах мобильной радиосвязи должны присутствовать узлы, отвечающие за управление пакетной передачей данных и связью с интернетом. Все эти устройства должны поддерживать протоколы интернета и работу служб доступа к сетям передачи данных с коммутацией пакетов для мобильных пользователей. Соответственно должны присутствовать службы, отвечающие за назначение IP-адресов, конфигурацию устройств и, тем самым, обеспечивающие работу в интернете. Усложняется работа биллинговых центров, так как появляются новые схемы оплаты. Так, например, возможна как повремённая оплата, так и оплата за объём принятого трафика.

Все перечисленные выше требования взаимосвязаны, так что результирующие решения всегда являются компромиссными.